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FCL-2010智能型多次脉冲电缆故障测试仪
FCL-2010智能型多次脉冲电缆故障测试仪
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加工定制是类型多参数测试仪品牌苏特型号FCL-2010智能型测量范围1000精确度1仪表重量10（kg） kg工作电源220（V） V规格100
FCL-2010智能型多次脉冲电缆故障测试仪
FCL-2010智能型多次脉冲电缆故障测试仪的详细介绍本目录是上海苏特电气有限公司为您精心选购的：产品名称：FCL-2010智能型多次脉冲电缆故障测试仪主要用于35kV及以下各种电缆故障的多次脉冲法快速准确定位。特别配套先进的FCL-2015A无线数字式无噪定点仪高效定点。FCL-2010智能型多次脉冲电缆故障测试仪主要功能特点★专利技术；多次脉冲双波形自动叠加，自动分析波形，给出故障点距离★7寸真彩LCD大屏幕显示，可双显双控（笔记本电脑选购）★首创程控幅度调节★首创全电子鼠标操作★集十多年电缆故障测试经验的人性化软件设计，简单、方便★USB接口★先进的锂电池供电，自动电源管理，内置微型高速打印机FCL-2010智能型多次脉冲电缆故障测试仪主要技术指标：★采样频率：100MHz★测试范围：100km★系统精度：0.2m★电源：锂电池（主机、路径信号源），干电池（定点、路径接收）★外形尺寸：450&320&230mm（主机、路径、定点一体）★参考重量：12kg（主机、路径、定点一体）★多次脉冲耦合器：420&320&170mm，5kg★标配：FCL-2010多次脉冲主机（含路径仪）；FCL-2010多次脉冲耦合器；&&&&&&&&&&&&& FCL-2015A无线数字式无噪定点仪选购：有6种丰富的高压部分可供灵活选购&&联系人：徐寿平联系电话：021- ， ，传真：021-移动电话： ， ，地址：上海市宝山区水产西路680弄（绿地集团公元1860）4号楼509E-mail:&&&&公司网址：&&&&&&QQ:&&&&&&& QQ: &
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高等教育教学用书电气工程基础实验指导书严 慧 敏 编河海大学电气工程学院 二О О 六年一月实 验 须 知1．实验前应预习实验相关内容,了解实验目的及内容 2．实验时按实验接线图接线,线路要整齐清晰,线路接好后必须给 指导教师检查,才能接通电源,对所有仪器设备不得随意进行调 整、拆开。 3．按实验步骤逐项进行实验，每项实验完毕，应将数据交指导教 师检查，然后拆除线路进行下一项实验。 4．实验过程中改变接线必须拉开电源，如遇异常情况，首先切断 电源，事故损坏仪器设备，按学校规定处理。 5．实验完毕，应将全部数据交指导教师审阅后再拆除电路，并将 仪器设备放回原处。 6．实验报告按规定内容按期完成，交指导教师批阅。II目 录实验一 同步发电机准同期并列实验……………………………..1 实验二 同步发电机励磁控制实验………………………………..7 实验三 一机一无穷大系统稳态运行方式实验………………….23 实验四 电力系统功率特性与功率极限实验…………………….27 实验五 电力系统暂态稳定实验………………………………….33 实验六 单机带负荷实验………………………………………….38 实验七 复杂电力系统运行方式实验…………………………….41 实验八 电力系统调度自动化实验……………………………….46 附件: WDT-Ⅲ型电力系统综合自动化试验台使用说明书……….49 附录一 试验台一次系统原理接线图…………………………...92 附录二 试验台台面布置示意图………………………………...93 附录三 功率角指示器原理说明………………………………..94 附录四 WL-04B 微机励磁调节器显示器的说明………………96 附录五 同步发电机组启动和建压操作简介…………………..97 附录六 PS-5G 型电力系统微机监控试验系统简介…………..98III实验一一、实验目的同步发电机准同期并列实验1．加深理解同步发电机准同期并列原理，掌握准同期并列条件； 2．掌握微机准同期控制器及模拟式综合整步表的使用方法； 3．熟悉同步发电机准同期并列过程； 4．观察、分析有关波形。二、原理与说明将同步发电机并入电力系统的合闸操作通常采用准同期并列方式。准同 期并列要求在合闸前通过调整待并机组的电压和转速，当满足电压幅值和频 率条件后，根据“恒定越前时间原理” ，由运行操作人员手动或由准同期控制 器自动选择合适时机发出合闸命令，这种并列操作的合闸冲击电流一般很小， 并且机组投入电力系统后能被迅速拉入同步。根据并列操作的自动化程度不 同，又分为手动准同期、半自动准同期和全自动准同期三种方式。 正弦整步电压是不同频率的两正弦电压之差，其幅值作周期性的正弦规 律变化。它能反映两个待并系统间的同步情况，如频率差、相角差以及电压 幅值差。线性整步电压反映的是不同频率的两方波电压间相角差的变化规律， 其波形为三角波。它能反映两个待并系统间的频率差和相角差，并且不受电 压幅值差的影响，因此得到广泛应用。 手动准同期并列，应在正弦整步电压的最低点(同相点)时合闸，考虑到断路器 的固有合闸时间，实际发出合闸命令的时刻应提前一个相应的时间或角度。 自动准同期并列，通常采用恒定越前时间原理工作，这个越前时间可按 断路器的合闸时间整定。准同期控制器根据给定的允许压差和允许频差，不 断地检查准同期条件是否满足，在不满足要求时闭锁合闸并且发出均压均频 控制脉冲。当所有条件均满足时，在整定的越前时刻送出合闸脉冲。１三、实验项目和方法（一）机组启动与建压 1．检查调速器上“模拟调节”电位器指针是否指在 0 位置，如不在则应 调到 0 位置； 2．合上操作电源开关，检查实验台上各开关状态：各开关信号灯应绿灯 亮、红灯熄。调速器面板上数码管在并网前显示发电机转速（左）和控制量 （右） ，在并网后显示控制量（左）和功率角（右） 。调速器上“并网”灯和 “微机故障”灯均为熄灭状态， “输出零”灯亮； 3．按调速器上的“微机方式自动/手动”按钮使“微机自动”灯亮； 4．励磁调节器选择它励、恒 UF 运行方式，合上励磁开关； 5．把实验台上“同期方式”开关置“断开”位置； 6．合上系统电压开关和线路开关 QF1， 3， QF 检查系统电压接近额定值 380V； 7．合上原动机开关，按“停机/开机”按钮使“开机”灯亮，调速器将自 动启动电动机到额定转速； 8．当机组转速升到 95%以上时，微机励磁调节器自动将发电机电压建压 到与系统电压相等。 （二）观察与分析 1．操作调速器上的增速或减速按钮调整机组转速，记录微机准同期控制 器显示的发电机和系统频率。观察并记录旋转灯光整步表上灯光旋转方向及 旋转速度与频差方向及频差大小的对应关系；观察并记录不同频差方向，不 同频差大小时的模拟式整步表的指针旋转方向及旋转速度、频率平衡表指针 的偏转方向及偏转角度的大小的对应关系； 2．操作励磁调节器上的增磁或减磁按钮调节发电机端电压，观察并记录 不同电压差方向、不同电压差大小时的模拟式电压平衡表指针的偏转方向和 偏转角度的大小的对应关系； 3．调节转速和电压，观察并记录微机准同期控制器的频差闭锁、压差闭 锁、相差闭锁灯亮熄规律； 4．将示波器跨接在“发电机电压”测孔与“系统电压”测孔间，观察正 弦整步电压（即脉动电压）波形，观察并记录整步表旋转速度与正弦整步电压 的周期的关系；观察并记录电压幅值差大小与正弦整步电压最小幅值间的关２系；观察并记录正弦整步电压幅值达到最小值得时刻所对应的整步表指针位置 和灯光位置； 5．用示波器跨接到“三角波”测孔与“参考地”测孔之间，观察线性整 步电压（即三角波）的波形，观察并记录整步表旋转速度与线性整步电压的 周期的关系；观察并记录电压幅值差大小与线性整步电压最小幅值间的关系； 观察并记录线性整步电压幅值达到最小值得时刻所对应的整步表指针位置和 灯光位置。 （三）手动准同期 1．按准同期并列条件合闸 将“同期方式”转换开关置“手动”位置。在这种情况下，要满足并列条 件，需要手动调节发电机电压、频率，直至电压差、频差在允许范围内，相 角差在零度前某一合适位置时，手动操作合闸按钮进行合闸。 观察微机准同期控制器上显示的发电机电压和系统电压，相应操作微机 励磁调节器上的增磁或减磁按钮进行调压，直至 “压差闭锁”灯熄灭。 观察微机准同期控制器上显示的发电机频率和系统频率，相应操作微机 调速器上的增速或减速按钮进行调速，直至 “频差闭锁”灯熄灭。 此时表示压差、频差均满足条件，观察整步表上旋转灯位置，当旋转至 0? 位置前某一合适时刻时，即可合闸。观察并记录合闸时的冲击电流。 2．偏离准同期并列条件合闸 本实验项目仅限于实验室进行，不得在电厂机组上使用！！ ！ 实验分别在单独一种并列条件不满足的情况下合闸，记录功率表冲击情 况： （1）电压差相角差条件满足，频率差不满足，在 fF&fX 和 fF&fX 转角度大小，分别填入表 1；注意：频率差不要大于 0.5HZ。 （2）频率差相角差条件满足，电压差不满足，VF&VX 和 VF&VX 时手动合 闸，观察并记录实验台上有功功率表 P 和无功功率表 Q 指针偏转方向及偏转 角度大小，分别填入表 1；注意：电压差不要大于额定电压的 10%。 （3）频率差电压差条件满足，相角差不满足，顺时针旋转和逆时针旋转 时手动合闸，观察并记录实验台上有功功率表 P 和无功功率表 Q 指针偏转方 向及偏转角度大小，分别填入表 1-1。注意：相角差不要大于 30 度。３时手动合闸，观察并记录实验台上有功功率表 P 和无功功率表 Q 指针偏转方向及偏表 1-1fF&fX P（kW） Q（kVAR） fF&fX VF&VX VF&VX 顺时针 逆时针注：有功功率 P 和无功功率 Q 也可以通过微机励磁调节器的显示观察。（四）半自动准同期 将“同期方式”转换开关置“半自动”位置，按下准同期控制器上的“同 期”按钮即向准同期控制器发出同期并列命令，此时，同期命令指示灯亮， 微机正常灯闪烁加快。准同期控制器将给出相应操作指示信息，运行人员可 以按这个指示进行相应操作。调速调压方法同手动准同期。 当压差、频差条件满足时，整步表上旋转灯光旋转至接近 0? 位置时，整 步表圆盘中心灯亮，表示全部条件满足，准同期控制器会自动发出合闸命令， “合闸出口”灯亮，随后 DL 灯亮，表示已经合闸。同期命令指示灯熄，微 机正常灯恢复正常闪烁，进入待命状态。 （五）全自动准同期 将“同期方式”转换开关置“全自动”位置；按下准同期控制器的“同 期”按钮，同期命令指示灯亮，微机正常灯闪烁加快，此时，微机准同期控 制器将自动进行均压、均频控制并检测合闸条件，一旦合闸条件满足即发出 合闸命令。 在全自动过程中，观察当“升速”或“降速”命令指示灯亮时，调速器 上有什么反应；当“升压”或“降压”命令指示灯亮时，微机励磁调节器上 有什么反应。当一次合闸过程完毕，控制器会自动解除合闸命令，避免二次 合闸；此时同期命令指示灯熄，微机正常灯恢复正常闪烁。 （六）准同期条件的整定 按“参数设置”按钮使“参数设置”灯亮进入参数设置状态， （再按一下 “参数设置”按钮即可使“参数设置”灯熄退出参数设置状态）共显示 8 个 参数，可供修改的参数共有 7 个，即开关时间、频差允许值、压差允许值、 均压脉冲周期、均压脉冲宽度、均频脉冲周期、均频脉冲宽度。另第 8 个参４数是实测上一次开关合闸时间，单位为毫秒。以上 7 个参数按“参数选择” 按钮可循环出现，按上三角或下三角按钮可改变其大小。改变某些参数来重 复做一下全自动同期（参数整定参见《WDT-Ⅲ电力系统综合自动化实验台说 明书》。 ） 1．整定频差允许值△f=0.3Hz。压差允许值△U=3V 超前时间 tyq=0.1s， 通过改变实际开关动作时间，即整定“同期开关时间”的时间继电器。重复 进行全自动同期实验，观察在不同开关时间 tyq 下并列过程有何差异，并记录 三相冲击电流中最大的一相的电流值 Im，填入表 1-2。 表 1-2整定同期开关时间（s） 实测开关时间 （s） 冲击电流 Im（A） 0.1 0.2 0.3 0.4据此，估算出开关操作回路固有时间的大致范围，根据上一次开关的实 测合闸时间，整定同期装置的越前时间。在此状态下，观察并列过程时的冲 击电流的大小。 2．改变频差允许值△f，重复进行全自动同期实验，观察在不同频差允 许值下并列过程有何差异，并记录三相冲击电流中最大的一相的电流值 Im， 填入表 1-3。注：此实验微机调速器工作在微机手动方式。表 1-3频差允许值△f（Hz） 冲击电流 Im（A） 0.4 0.3 0.2 0.13．改变压差允许值△V，重复进行全自动同期实验，观察在不同压差允许 值下并列过程有何差异，并记录三相冲击电流中最大的一相的电流值 Im，填入 表 1-4。 表 1-4压差允许值△V（V） 冲击电流 Im（A） 5 4 3 2５（七）停机 当同步发电机与系统解列之后，按调速器的“停机/开机”按钮使“停机” 灯亮，即可自动停机，当机组转速降到 85%以下时，微机励磁调节器自动逆 变灭磁。待机组停稳后断开原动机开关，跳开励磁开关以及线路和无穷大电 源开关。 切断操作电源开关。四、实验报告要求1．比较手动准同期和自动准同期的调整并列过程； 2．分析合闸冲击电流的大小与哪些因素有关； 3．分析正弦整步电压波形的变化规律； 4．滑差频率 fs，开关时间 tyq 的整定原则？注意事项：1．手动合闸时，仔细观察整步表上的旋转灯，在旋转灯接近 0? 位置之 前某一时刻合闸。 2．当面板上的指示灯、数码管显示都停滞不动时，此时微机准同期控制 器处于“死机”状态，按一下“复位”按钮可使微机准同期控制器恢复正常。 3．微机自动励磁调节器上的增减磁按钮按键只持续 5 秒内有效，过了 5 秒后如还需调节则松开按钮，重新按下。 4．在做三种同期切换方式时，做完一项后，需做另一项时，断开断路器 开关，然后选择“同期方式”转换开关。五、思考题1．相序不对(如系统侧相序为 A、B、C、为发电机侧相序为 A、C、B)， 能否并列？为什么？ 2．电压互感器的极性如果有一侧(系统侧或发电机侧)接反，会有何结果？ 3．准同期并列与自同期并列，在本质上有何差别？如果在这套机组上实 验自同期并列，应如何操作？ 4．合闸冲击电流的大小与哪些因素有关？频率差变化或电压差变化时， 正弦整步电压的变化规律如何？６5．当两侧频率几乎相等，电压差也在允许范围内，但合闸命令迟迟不能 发出，这是一种什么现象？应采取什么措施解决？ 6．在 fF& fX 或者 fF&fX，VF& VX 或者 VF& VX 下并列，机端有功功率表及 无功功率表的指示有何特点？为什么？实验二一、实验目的同步发电机励磁控制实验1．加深理解同步发电机励磁调节原理和励磁控制系统的基本任务； 2．了解自并励励磁方式和它励励磁方式的特点； 3．熟悉三相全控桥整流、逆变的工作波形；观察触发脉冲及其相位移动； 4．了解微机励磁调节器的基本控制方式； 5．了解电力系统稳定器的作用；观察强励现象及其对稳定的影响； 6．了解几种常用励磁限制器的作用； 7．掌握励磁调节器的基本使用方法。二、原理与说明同步发电机的励磁系统由励磁功率单元和励磁调节器两部分组成，它们 和同步发电机结合在一起就构成一个闭环反馈控制系统，称为励磁控制系统。 励磁控制系统的三大基本任务是：稳定电压，合理分配无功功率和提高电力 系统稳定性。 实验用的励磁控制系统示意图如图 1 所示。可供选择的励磁方式有两种： 自并励和它励。当三相全控桥的交流励磁电源取自发电机机端时，构成自并 励励磁系统。而当交流励磁电源取自 380V 市电时，构成它励励磁系统。两种 励磁方式的可控整流桥均是由微机自动励磁调节器控制的，触发脉冲为双脉 冲，具有最大最小 α 角限制。７图1励磁控制系统示意图微机励磁调节器的控制方式有四种： UF 恒 （保持机端电压稳定） 恒 IL 、 （保 持励磁电流稳定） 、恒 Q（保持发电机输出无功功率稳定）和恒 α（保持控制角 稳定） 。其中，恒 α 方式是一种开环控制方式，只限于它励方式下使用。 同步发电机并入电力系统之前，励磁调节装置能维持机端电压在给定水 平。当操作励磁调节器的增减磁按钮，可以升高或降低发电机电压；当发电 机并网运行时，操作励磁调节器的增减磁按钮，可以增加或减少发电机的无 功输出，其机端电压按调差特性曲线变化。 发电机正常运行时，三相全控桥处于整流状态，控制角 α 小于 90°；当 正常停机或事故停机时，调节器使控制角 α 大于 90°，实现逆变灭磁。 电力系统稳定器DDPSS 是提高电力系统动态稳定性能的经济有效方法 之一，已成为励磁调节器的基本配置；励磁系统的强励，有助于提高电力系 统暂态稳定性；励磁限制器是保障励磁系统安全可靠运行的重要环节，常见 的励磁限制器有过励限制器、欠励限制器等。三、实验项目和方法（一）不同 α 角（控制角）对应的励磁电压波形观测 （1）合上操作电源开关，检查实验台上各开关状态：各开关信号灯应绿８灯亮、红灯熄； （2）励磁系统选择它励励磁方式：操作 “励磁方式开关”切到“微机 它励”方式，调节器面板“它励”指示灯亮； （3）励磁调节器选择恒 α 运行方式：操作调节器面板上的“恒 α”按钮 选择为恒 α 方式，面板上的“恒 α”指示灯亮； （4）合上励磁开关，合上原动机开关； （5）在不启动机组的状态下，松开微机励磁调节器的灭磁按钮，操作增 磁按钮或减磁按钮即可逐渐减小或增加控制角 α， 从而改变三相全控桥的电压 输出及其波形。注意： 微机自动励磁调节器上的增减磁按钮键只持续 5 秒内有效， 过了 5秒后如还需要调节，则松开按钮，重新按下。 实验时，调节励磁电流为表 1 规定的若干值，记下对应的 α 角（调节器 对应的显示参数为“CC”，同时通过接在 Ud+、Ud-之间的示波器观测全控 ） 桥输出电压波形，并由电压波形估算出 α 角，另外利用数字万用表测出电压 Ufd 和 UAC，将以上数据记入下表，通过 Ufd，UAC 和数学公式也可计算出一 个 α 角来；完成此表后，比较三种途径得出的 α 角有无不同，分析其原因。 表 2-1励磁电流 Ifd 显示控制角 α 励磁电压 Ufd 交流输入电压 UAC 由公式计算的 α 示波器读出的 α 0.0A 0.5A 1.5A 2.5A（6）调节控制角大于 90 度但小于 120 度，观察全控桥输出电压波形， 与课本所画波形有何不同？为什么？ （7）调节控制角大于 120 度，观察全控桥输出电压波形，与课本所画波 形有何不同？为什么？ （二）同步发电机起励实验 同步发电机的起励有三种：恒 UF 方式起励，恒 α 方式起励和恒 IL 方式起 励。其中，除了恒 α 方式起励只能在它励方式下有效外，其余两种方式起励 都可以分别在它励和自并励两种励磁方式下进行。９恒 UF 方式起励，现代励磁调节器通常有“设定电压起励”和“跟踪系统 电压起励”的两种起励方式。设定电压起励，是指电压设定值由运行人员手 动设定，起励后的发电机电压稳定在手动设定的电压水平上；跟踪系统电压 起励，是指电压设定值自动跟踪系统电压，人工不能干预，起励后的发电机 电压稳定在与系统电压相同的电压水平上，有效跟踪范围为 85%～115%额定 电压； “跟踪系统电压起励”方式是发电机正常发电运行默认的起励方式，而 “设定电压起励”方式通常用于励磁系统的调试试验。 恒 IL 方式起励，也是一种用于试验的起励方式，其设定值由程序自动设 定，人工不能干预，起励后的发电机电压一般为 20%额定电压左右；恒 α 方 式起励只适用于它励励磁方式，可以做到从零电压或残压开始由人工调节逐 渐增加励磁，完成起励建压任务。 1．恒 UF 方式起励步骤 （1）将“励磁方式开关”切到“微机自励”方式，投入“励磁开关” ； （2）按下“恒 UF”按钮选择恒 UF 控制方式，此时恒 UF 指示灯亮； （3）将调节器操作面板上的“灭磁”按钮按下，此时灭磁指示灯亮，表 示处于灭磁位置； （4）启动机组； （5）当转速接近额定时， （频率≥47Hz）,将“灭磁”按钮松开，发电机 起励建压。注意观察在起励时励磁电流和励磁电压的变化（看励磁电流表和 电压表） 。录波，观察起励曲线，测定起励时间，上升速度，超调，振荡次数， 稳定时间等指标，记录起励后的稳态电压和系统电压。 上述的这种起励方式是通过手动解除“灭磁”状态完成的，实际上还可 以让发电机自动完成起励，其操作步骤如下： （1）将“励磁方式开关”切到“微机自励”方式，投入“励磁开关” ； （2）按下“恒 UF”按钮选择恒 UF 控制方式，此时恒 UF 指示灯亮； （3）使调节器操作面板上的“灭磁”按钮为弹起松开状态（注意，此时 灭磁指示灯仍然是亮的） ； （4）启动机组； （5）注意观察，当发电机转速接近额定时（频率≥47Hz） ，灭磁灯自动 熄灭，机组自动起励建压，整个起励过程由机组转速控制，无需人工干预， 这就是发电厂机组的正常起励方式。同理，发电机停机时，也可由转速控制 逆变灭磁。１０改变系统电压，重复起励（无需停机、开机，只需灭磁、解除灭磁） ，观 察记录发电机电压的跟踪精度和有效跟踪范围以及在有效跟踪范围外起励的 稳定电压。 按下灭磁按钮并断开励磁开关，将“励磁方式开关”改切到“微机它励” 位置，恢复投入“励磁开关” 注意：若改换励磁方式时，必须首先按下灭磁 （ 按钮并断开励磁开关！否则将可能引起转子过电压，危及励磁系统安全。 ）本 励磁调节器将它励恒 UF 运行方式下的起励模式设计成“设定电压起励”方式 （这里只是为了试验方便，实际励磁调节器不论何种励磁方式均可有两种恒 UF 起励方式） 起励前允许运行人员手动借助增减磁按钮设定电压o定值， ， 选 择范围为 0～110%额定电压。用灭磁和解除灭磁的方法，重复进行不同设定 值的起励试验，观察起励过程，记录设定值和起励后的稳定值。 2．恒 IL 方式起励步骤 （1）将“励磁方式开关”切到“微机自励”方式或者“微机它励”方式， 投入“励磁开关” ； （2）按下“恒 IL”按钮选择恒 IL 控制方式，此时恒 IL 指示灯亮； （3）将调节器操作面板上的“灭磁”按钮按下，此时灭磁指示灯亮，表 示处于灭磁位置； （4）启动机组； （5）当转速接近额定时（频率&=47Hz）,将“灭磁”按钮松开，发电机 自动起励建压，记录起励后的稳定电压。起励完成后，操作增减磁按钮可以 自由调整发电机电压。 3．恒 α 方式起励步骤 （1）将“励磁方式开关”切到“微机它励”方式，投入“励磁开关” ； （2）按下恒 α 按钮选择恒 α 控制方式，此时恒 α 指示灯亮； （3）将调节器操作面板上的“灭磁”按钮按下，此时灭磁指示灯亮，表 示处于灭磁位置； （4）启动机组； （5）当转速接近额定时（频率&=47Hz）,将“灭磁”按钮松开，然后手 动增磁，直到发电机起励建压； （6）注意比较恒 α 方式起励与前两种起励方式有何不同。１１（三）控制方式及其相互切换 本型微机励磁调节器具有恒 UF，恒 IL，恒 Q，恒 α 等四种控制方式，分 别具有各自特点，请通过以下试验自行体会和总结。 1．恒 UF 方式 选择它励恒 UF 方式，开机建压不并网，改变机组转速 45HZ～55HZ，记 录频率与发电机电压、励磁电流、控制角 α 的关系数据； 表 2-2发电机频率 45Hz 46Hz 47Hz 48Hz 49Hz 50Hz 51Hz 52Hz 53Hz 54Hz 55Hz 发电机电压 励磁电流 励磁电压 控制角?2．恒 IL 方式 选择它励恒 IL 方式，开机建压不并网，改变机组转速 45HZ～55HZ，记 录频率与发电机电压、励磁电流、控制角 α 的关系数据；１２表 2-3发电机频率 45Hz 46Hz 47Hz 48Hz 49Hz 50Hz 51Hz 52Hz 53Hz 54Hz 55Hz 发电机电压 励磁电流 励磁电压 控制角?3．恒 α 方式 选择它励恒 α 方式，开机建压不并网，改变机组转速 45HZ～55HZ，记 录频率与发电机电压、励磁电流、控制角 α 的关系数据； 表 2-4发电机频率 45Hz 46Hz 47Hz 48Hz 49Hz 50Hz 51Hz 52Hz 53Hz 54Hz 55Hz 发电机电压 励磁电流 励磁电压 控制角?4．恒 Q 方式 选择它励恒 UF 方式，开机建压，并网后选择恒 Q 方式（并网前恒 Q 方１３式非法，调节器拒绝接受恒 Q 命令） ，带一定的有功、无功负荷后，记录下系 统电压为 380V 时发电机的初始状态，注意方式切换时，要在此状态下进行。 改变系统电压，记录系统电压与发电机电压、励磁电流、控制角 α，无功功率 的关系数据； 表 2-5系统电压 380V 370V 360V 350V 390V 400V 410V 发电机电压 发电机电流 励磁电流 控制角? 有功功率 无功功率将系统电压恢复到 380V，励磁调节器控制方式选择为恒 UF 方式，改变 系统电压，记录系统电压与发电机电压、励磁电流、控制角 α，无功功率的关 系数据； 表 2-6系统电压 380V 370V 360V 350V 390V 400V 410V 发电机电压 发电机电流 励磁电流 控制角 α 有功功率 无功功率将系统电压恢复到 380V，励磁调节器控制方式选择为恒 IL 方式，改变系 统电压，记录系统电压与发电机电压、励磁电流、控制角 α，无功功率的关系 数据；１４表 2-7系统电压 380V 370V 360V 350V 390V 400V 410V 发电机电压 发电机电流 励磁电流 控制角 α 有功功率 无功功率将系统电压恢复到 380V，励磁调节器控制方式选择为恒 α 方式，改变系 统电压，记录系统电压与发电机电压、励磁电流、控制角 α，无功功率的关系 数据； 表 2-8系统电压 380V 370V 360V 350V 390V 400V 410V 发电机电压 发电机电流 励磁电流 控制角 α 有功功率 无功功率注意：四种控制方式相互切换时，切换前后运行工作点应重合。5．负荷调节 调节调速器的增速减速按钮，可以调节发电机输出有功功率，调节励磁 调节器的增磁减磁按钮，可以调节发电机输出无功功率。由于输电线路比较 长，当有功功率增到额定值时，功角较大（与电厂机组相比） ，必要时投入双 回线；当无功功率到额定值时，线路两端电压降落较大，但由于发电机电压 具有上限限制，所以需要降低系统电压来使无功功率上升，必要时投入双回 线。记录发电机额定运行时的励磁电流，励磁电压和控制角。 将有功、无功减到零值作空载运行，记录发电机空载运行时的励磁电流，１５励磁电压和控制角。了解额定控制角和空载控制角的大致度数，了解空载励 磁电流与额定励磁电流的大致比值。 表 2-9发电机状态 空载 半负载 额定负载 励磁电流 励磁电压 控制角α（四）逆变灭磁和跳灭磁开关灭磁实验 灭磁是励磁系统保护不可或缺的部分。由于发电机转子是一个大电感， 当正常或故障停机时，转子中贮存的能量必须泄放，该能量泄放的过程就是 灭磁过程。灭磁只能在空载下进行（发电机并网状态灭磁将会导致失去同步， 造成转子异步运行，感应过电压，危及转子绝缘） 。三相全控桥当触发控制角 大于 90°时，将工作在逆变状态下。本实验的逆变灭磁就是利用全控桥的这 个特点来完成的。 1．逆变灭磁步骤： （1）选择“微机自励”励磁方式或者“微机它励”方式，励磁控制方式 采用“恒 UF” ； （2）启动机组，投入励磁并起励建压，增磁，使同步发电机进入空载额 定运行； （3）按下“灭磁”按钮，灭磁指示灯亮，发电机执行逆变灭磁命令，注 意观察励磁电流表和励磁电压表的变化以及励磁电压波形的变化。 2．跳灭磁开关灭磁实验步骤： （1）选择微机自并励励磁方式或者“微机它励”方式，励磁控制方式采 用恒 UF； （2）启动机组，投入励磁并起励建压，同步发电机进入空载稳定运行； （3）直接按下“励磁开关”绿色按钮跳开励磁开关，注意观察励磁电流 表和励磁电压表的变化。 以上试验也可在它励励磁方式下进行。 （五）伏赫限制实验 单元接线的大型同步发电机解列运行时，其机端电压有可能升得较高，１６而其频率有可能降得较低。如果其机端电压 UF 与频率 f 的比值 B=UF/f 过高， 则同步发电机及其主变压器的铁芯就会饱和，使空载激磁电流加大，造成发 电机和主变过热。因此有必要对 UF/f 加以限制。伏赫限制器工作原理就是： 根据整定的最大允许伏赫比 Bmax 和当前频率，计算出当前允许的最高电压 UFh=Bmax*f，将其与电压给定值 Ug 比较，取二者中较小值作为计算电压偏 差的基准 Ub，由此调节的结果必然是发电机电压 UF≤UFh。伏赫限制器在解 列运行时投入，并网后退出。 实验步骤： （1）选择“微机自励”励磁方式或者“微机它励”方式，励磁控制方式 采用“恒 UF” ； （2）启动机组，投入励磁起励建压，发电机稳定运行在空载额定以上； （3）调节原动机减速按钮，使机组从额定转速下降，从 50Hz～44Hz； （4）每间隔 1Hz 记录发电机电压随频率变化的关系数据； （5）根据试验数据描出电压与频率的关系曲线，并计算设定的 Bmax 值 （用限制动作后的数据计算，伏赫限制指示灯亮表示伏赫限制动作） 。做本实 验时先增磁到一个比较高的机端电压后再慢慢减速。 表 2-10发电机频率 f 机端电压 UF 50Hz 49 Hz 48 Hz 47 Hz 46 Hz 45 Hz 44 Hz（六）同步发电机强励实验 强励是励磁控制系统基本功能之一，当电力系统由于某种原因出现短时 低压时，励磁系统应以足够快的速度提供足够高的励磁电流顶值，借以提高 电力系统暂态稳定性和改善电力系统运行条件。在并网时，模拟单相接地和 两相间短路故障可以观察强励过程。 实验步骤： （1）选择“微机自励”励磁方式，励磁控制方式采用“恒 UF” ； （2）启动机组，满足条件后并网； （3） 在发电机有功和无功输出为 50％额定负载时， 进行单相接地和两相１７间短路实验，注意观察发电机端电压和励磁电流、励磁电压的变化情况；观 察强励时的励磁电压波形； 表 2-11方 类 电 流 值 式 型自 单相接地短路励 两相间短路它 单相接地短路励 两相间短路励磁电流最大值 发电机电流最大值（4）采用它励励磁方式，重复（1）~（2） ，并完成后面的思考题。 （七）欠励限制实验 欠励限制器的作用是用来防止发电机因励磁电流过度减小而引起失步或 因机组过度进相引起定子端部过热。欠励限制器的任务是：确保机组在并网 运行时，将发电机的功率运行点(P、Q)限制在欠励限制曲线上方。 欠励限制器的工作原理：根据给定的欠励限制方程和当前有功功率 P 计 算出对应的无功功率下限：Qmin=aP+b。将 Qmin 与当前 Q 比较，若：Qmin&Q， 欠励限制器不动作； min&Q， Q 欠励限制器动作， 自动增加无功输出， Qmin&Q。 使 实验步骤： （1）选择“微机自励”励磁方式或者“微机它励”方式，励磁控制方式 采用“恒 UF” ； （2）启动机组，投入励磁； （3）满足条件后并网； （4）调节有功功率输出分别为 0，50%，100%的额定负载，用减小励磁 电流(按“减磁”按钮)或升高系统电压的方法使发电机进相运行，直到欠励限 制器动作（欠励限制指示灯亮） ，记下此时的有功 P 和无功 Q； （5）根据试验数据作出欠励限制线 P=f(Q)，并计算出该直线的斜率和截 距；如果减磁到失步时还不能使欠励限制动作时可以用提高系统电压来实现。１８表 2-12发电机有功功率 P 零功率 50%额定有功 100%额定有功 欠励限制动作时的 Q 值QP（八）调差实验 1．调差系数的测定 在微机励磁调节器中使用的调差公式为（按标么值计算） UB=Ug± KQ*Q，它是将无功功率的一部分叠加到电压给定值上（模拟式励磁调节器通 常是将无功电流的一部分叠加在电压测量值上，效果等同） 。 实验步骤： （1）选择“微机自励”励磁方式或者“微机它励”方式，励磁控制方式 采用“恒 UF” ； （2）启动机组，投入励磁； （3）满足条件后并网，稳定运行； （4）用降低系统电压的方法以增加发电机无功输出，记录一系列 UF、 Q 数据； （5）作出调节特性曲线，并计算出调差系数；１９表 2-13发电机机端电压 UF 1 2 3 4 5 发电机无功输出 Q2．零调差实验 设置调差系数＝0，实验步骤同 1。 用降低系统电压的方法以增加发电机无功输出， 记录一系列 UF、 数据， Q 作出调节特性曲线。 UFO 3．正调差实验 设置调差系数＝4%，实验步骤同 1。Q用降低系统电压的方法以增加发电机无功输出， 记录一系列 UF、 数据， Q 作出调节特性曲线。 4．负调差实验 设置调差系数＝?4%，实验步骤同 1。 用降低系统电压的方法以增加发电机无功输出， 记录一系列 UF、 数据， Q 作出调节特性曲线。２０表 2-14 K=0UF Q UFK=+4%QK=?4%UF Q（九）过励磁限制实验 发电机励磁电流超过额定励磁电流 1.1 倍称为过励。励磁电流在 1.1 倍以 下允许长期运行，1.1～2.0 之间按反时限原则延时动作，限制励磁电流到 1.1 倍以上，2.0 倍以下，瞬时动作限制励磁电流在 2.0 倍以上。过励限制指示灯 在过励限制动作时亮。 实验步骤： (1) 选择“微机自励”励磁方式或者“微机它励”方式，励磁控制方式采 用“恒 UF” ； (2) 启动机组，投入励磁； (3) 用降低额定励磁电流定值的方法模拟励磁电流过励（注：无法使励磁 电流真正过励，你有办法吗？） ，此时限制器将按反时限特性延时动作，记录 励磁电流值和延时时间，观察过励限制器动作过程； (4) 描出励磁限制特性曲线， t ? f ? I I ? ； ? ? ? e?t1.11.21.31.41.51.61.71.81.9 2.0I/Ie２１(5) 做本实验时需要改变过流整定值。 表 2-15励磁电流实际值 I 过励倍数(I/Ie) 额定电流整定值 Ie=____ 延时时间(t)（十）PSS 实验 PSS（电力系统稳定器）的主要作用是抑制系统的低频振荡。它的投入对 提高电力系统的动态稳定性有非常重要的意义。 实验步骤： （1）选择“微机自励”励磁方式或者“微机它励”方式，励磁控制方式 采用“恒 UF” ； （2）启动机组，投入励磁； （3）满足条件后并网，稳定运行； （4） 在不投入 PSS 的条件下， 增加发电机有功输出， 直到系统开始振荡， 记下此时的机端电压、有功输出和功角（由调速器的显示器读数） ； （5）在投入 PSS 的条件下，增加发电机有功输出，直到系统开始振荡， 记下此时的机端电压、有功输出和功角； （6）比较 PSS 投和不投两种情况下的功率极限和功角极限有何不同。 表 2-16单回输电线 PSS 投 机端电压 UF 发电机有功 P 功角 δ２２双回输电线 PSS 投 PSS 不投PSS 不投（十一）停机灭磁 发电机解列后，直接控制调速器停机，励磁调节器在转速下降到 43HZ 以下时自动进行逆变灭磁。待机组停稳，断开原动机开关，跳开励磁和线路 等开关，切除操作电源总开关。四、实验报告要求1．分析比较各种励磁方式和各种控制方式对电力系统安全运行的影响； 2．比较各项的实验数据，分析其产生的原因。 3．分析励磁调节器、空载实验的各项测试结果。 4．分析励磁调节器、负载实验的各项测试结果。五、思考题1．三相可控桥对触发脉冲有什么要求？ 2．为什么在恒 α 方式下，必须手动“增磁”才能起励建压？ 3．比较恒 UF 方式起励、恒 IL 方式起励和恒 α 方式起励有何不同？ 4．逆变灭磁与跳励磁开关灭磁主要有什么区别？ 5．为什么在并网时不需要伏赫限制？ 6．比较在它励方式下强励与在自并励下强励有什么区别？ 7．比较在它励方式下逆变灭磁与在自并励下逆变灭磁有什么差别？ 8．比较单回线路和双回线路有功功率与功角的关系有何变化，线路电压 降落与无功功率的关系有何不同？ 9．比较四种运行方式：恒 UF、恒 IL、恒 Q 和恒 α 的特点，说说他们各 适合在何种场合应用？对电力系统运行而言，哪一种运行方式最好？试就电 压质量，无功负荷平衡，电力系统稳定等方面进行比较。实验三一、实验目的一机―无穷大系统稳态运行方式实验1．了解和掌握对称稳定情况下，输电系统的各种运行状态与运行参数的２３数值变化范围； 2．了解和掌握输电系统稳态不对称运行的条件；不对称度运行参数的影 响；不对称运行对发电机的影响等。二、原理与说明电力系统稳态对称和不对称运行分析，除了包含许多理论概念之外，还 有一些重要的“数值概念” 。为一条不同电压等级的输电线路，在典型运行方 式下，用相对值表示的电压损耗，电压降落等的数值范围，是用于判断运行 报表或监视控制系统测量值是否正确的参数依据。因此，除了通过结合实际 的问题，让学生掌握此类“数值概念”外，实验也是一条很好的、更为直观、 易于形成深刻记忆的手段之一。实验用一次系统接线图如图 2 所示。图2一次系统接线图本实验系统是一种物理模型。原动机采用直流电动机来模拟，当然，它们 的特性与大型原动机是不相似的。原动机输出功率的大小，可通过给定直流 电动机的电枢电压来调节。实验系统用标准小型三相同步发电机来模拟电力 系统的同步发电机，虽然其参数不能与大型发电机相似，但也可以看成是一 种具有特殊参数的电力系统的发电机。发电机的励磁系统可以用外加直流电 源通过手动来调节，也可以切换到台上的微机励磁调节器来实现自动调节。 实验台的输电线路是用多个接成链型的电抗线圈来模拟，其电抗值满足相似 条件。 “无穷大”母线就直接用实验室的交流电源，因为它是由实际电力系统 供电的，因此，它基本上符合“无穷大”母线的条件。 为了进行测量，实验台设置了测量系统，以测量各种电量（电流、电压、 功率、频率） 。为了测量发电机转子与系统的相对位置角（功率角） ，在发电２４机轴上装设了闪光测角装置。此外，台上还设置了模拟短路故障等控制设备。三、实验项目和方法1．单回路稳态对称运行实验 在本章实验中，原动机采用手动模拟方式开机，励磁采用手动励磁方式， 然后启机、建压、并网后调整发电机电压和原动机功率，使输电系统处于不 同的运行状态（输送功率的大小，线路首、末端电压的差别等） ，观察记录线 路首、末端的测量表计值及线路开关站的电压值，计算、分析、比较运行状 态不同时，运行参数变化的特点及数值范围，为电压损耗、电压降落、沿线 电压变化、两端无功功率的方向（根据沿线电压大小比较判断）等。 2．双回路对称运行与单回路对称运行比较实验 按实验 1 的方法进行实验 2 的操作，只是将原来的单回线路改成双回路运行。 将实验 1 的结果与实验 2 进行比较和分析。 表 3-1 P 单回路 Q I UF UZ U? ?U? △U双回路注：UZ ―中间开关站电压； ?U ―输电线路的电压损耗；? △U― 输电线路的电压降落3．单回路稳态非全相运行实验 确定实现非全相运行的接线方式，断开一相时，与单回路稳态对称运行 时相同的输送功率下比较其运行状态的变化。 具体操作方法如下： （1）首先按双回路对称运行的接线方式（不含 QF5） ； （2）输送功率按实验 1 中单回路稳态对称运行的输送功率值一样； （3）微机保护定值整定：动作时间 0 秒，重合闸时间 100 秒；２５（4）在故障单元，选择单相故障相，整定故障时间为 0?&t&100?； （5）进行单相短路故障，此时微机保护切除故障相，准备重合闸，这时 迅速跳开“QF1”“QF3”开关，即只有一回线路的两相在运行。观察此状态 、 下的三相电流、电压值与实验 1 进行比较； （6）故障 100?以后，重合闸成功，系统恢复到实验 1 状态。 表 3-2UA UB UC IA IB IC P Q S全相运行值非全相运行值四、实验报告要求1．整理实验数据，说明单回路送电和双回路送电对电力系统稳定运行的 影响，并对实验结果进行理论分析。 2．根据不同运行状态的线路首、末端和中间开关站的实验数据、分析、 比较运行状态不同时，运行参数变化的特点和变化范围。 3． 比较非全相运行实验的前、 后实验数据， 分析输电线路输送功率的变化。五、思考题1．影响简单系统静态稳定性的因素是哪些？ 2．提高电力系统静态稳定有哪些措施？ 3．何为电压损耗、电压降落？ 4．“两表法”测量三相功率的原理是什么？它有什么前提条件？２６实验四一、实验目的电力系统功率特性和功率极限实验1． 初步掌握电力系统物理模拟实验的基本方法； 2． 加深理解功率极限的概念，在实验中体会各种提高功率极限措施的作用； 3． 通过对实验中各种现象的观察，结合所学的理论知识，培养理论结合 实际及分析问题的能力。二、原理与说明所谓简单电力系统， 一般是指发电机通过变压器、 输电线路与无限大容量 母线联接而且不计各元件的电阻和导纳的输电系统。 对于简单系统，如发电机至系统 d 轴和 q 轴总电抗分别为 Xd?和 Xq?，则 发电机的功率特性为：PEq ?EqU X d?sin ? ?U 2 X d? ? X q? ? sin 2? 2 X d? ? X q?当发电机装有励磁调节器时，发电机电势 Eq 随运行情况而变化。根据一 般励磁调节器的性能，可认为保持发电机 E?q（或 E?）恒定。这时发电机的功 率特性可表示成：? U 2 X d? ? X q? ? PEq ? sin ? ? ? sin 2? ? ? X d? 2 X d? ? X q?? 或 PE ? ? EqU ? X d? sin ? ?? EqU这时功率极限为? PEm ?E ?U X d?随着电力系统的发展和扩大，电力系统的稳定性问题更加突出，而提高２７电力系统稳定性和输送能力的最重要手段之一是尽可能提高电力系统的功率 极限，从简单电力系统功率极限的表达式看，提高功率极限可以通过发电机 装设性能良好的励磁调节器以提高发电机电势、增加并联运行线路回路数或 串联电容补偿等手段以减少系统电抗、受端系统维持较高的运行电压水平或输 电线采用中继同步调相机或中继电力系统以稳定系统中继点电压等手段实现。三、实验项目和方法（一）无调节励磁时功率特性和功率极限的测定 1．网络结构变化对系统静态稳定的影响（改变 x） 在相同的运行条件下（即系统电压 Ux、发电机电势保持 Eq 保持不变，即 并网前 Ux=Eq） ，测定输电线单回线和双回线运行时，发电机的功一角特性曲 线，功率极限值和达到功率极限时的功角值。同时观察并记录系统中其他运 行参数（如发电机端电压等）的变化。将两种情况下的结果加以比较和分析。 实验步骤： （1）输电线路为单回线； （2） 发电机与系统并列后， 调节发电机使其输出的有功和无功功率为零； （3）功率角指示器调零； （4）逐步增加发电机输出的有功功率，而发电机不调节励磁； （5）观察并记录系统中运行参数的变化，填入表 4-1 中； （6）输电线路为双回线，重复上述步骤，填入表 4-2 中。 表 4-1? P IA Uz UF Ifd Q 0 0? 0 0 10? 20? 30?单回线40? 50? 60? 70? 80? 90?２８表 4-2? P IA Uz UF Ifd Q 0 0? 0 0 10? 20? 30?双回线40? 50? 60? 70? 80? 90?注意：（1）有功功率应缓慢调节，每次调节后，需等待一段时间，观察系统是 否稳定，以取得准确的测量数值。 （2）当系统失稳时，减小原动机出力，使发电机拉入同步状态。 2．发电机电势 Eq 不同对系统静态稳定的影响 在同一接线及相同的系统电压下，测定发电机电势 Eq 不同时（Eq&Ux 或 Eq&Ux）发电机的功一角特性曲线和功率极限。 实验步骤： （1） 输电线为单回线，并网前 Eq&Ux； （2） 发电机与系统并列后，调节发电机使其输出有功功率为零； （3） 逐步增加发电机输出的有功功率，而发电机不调节励磁； （4） 观察并记录系统中运行参数的变化，填入表 4-3 中； （5） 输电线为单回线，并网前 Eq&Ux，重复上述步骤，填入表 4-4 中。 表 4-3? P IA Uz UF Ifd Q 0－单回线0? 0 0 10? 20? 30? 40? 50? 60?并网前 Eq&Ux70? 80? 90?２９表 4-4? P IA Uz UF Ifd Q 0+ 0? 0 0 10? 20? 30?单回线40? 50?并网前 Eq&Ux60? 70? 80? 90?（二）手动调节励磁时，功率特性和功率极限的测定 给定初始运行方式，在增加发电机有功输出时，手动调节励磁保持发电 机端电压恒定，测定发电机的功一角曲线和功率极限，并与无调节励磁时所 得的结果比较分析，说明励磁调节对功率特性的影响。 实验步骤： （1）单回线输电线路； （2）发电机与系统并列后，使 P=0，Q=0，?=0，校正初始值； （3）逐步增加发电机输出的有功功率，调节发电机励磁，保持发电机端 电压恒定或无功输出为零； （4）观察并记录系统中运行参数的变化，填入表 4-5 中。 表 4-5? P IA Uz UF Ifd Q 0 0? 0 0 10? 20? 30?单回线40? 50? 60?手动调节励磁70? 80? 90?３０表 4-6? P IA Uz UF Ifd Q 0 0? 0 0 10? 20? 30?双回线40? 50? 60?手动调节励磁70? 80? 90?（三）自动调节励磁时，功率特性和功率极限的测定 将自动调节励磁装置接入发电机励磁系统，测定功率特性和功率极限， 并将结果与无调节励磁和手动调节励磁时的结果比较，分析自动励磁调节器 的作用。 1．微机自并励（恒流或恒压控制方式） ，实验步骤自拟； 表 4-7? P IA Uz UF Ifd Q 0 0? 0 0 10? 20? 30?单回线40? 50? 60?微机自并励方式70? 80? 90?表 4-8? P IA Uz UF Ifd Q 0 0? 0 0 10? 20? 30?双回线40? 50? 60?微机自并励方式70? 80? 90?３１2．微机它励（恒流或恒压控制方式） ，实验步骤自拟。 表 4-9? P IA Uz UF Ifd Q 0 0? 0 0 10? 20? 30?单回线40? 50? 60?微机它励方式70? 80? 90?表 4-10? P IA Uz UF Ifd Q 0 0? 0 0 10? 20? 30?双回线40? 50? 60?微机它励方式70? 80? 90?注意事项：1．调速器处停机状态时，如果“输出零”灯不亮，不可开机； 2．实验结束后，通过励磁调节使无功输出为零，通过调速器调节使有功 输出为零，解列之后按下调速器的停机按钮使发电机转速至零。跳开操作台 所有开关之后，方可关断操作台上的操作电源开关。四、实验报告要求1． 根据实验装置给出的参数以及实验中的原始运行条件， 进行理论计算。 将计算结果与实验结果进行比较。 2．认真整理实验记录，通过实验记录分析的结果对功率极限的原理进行 阐述。同时对理论计算和实验记录进行对比，说明产生误差的原因。并作出 Uz(?)，P(?) Q(?)特性曲线，对其进行描述。 3．分析、比较各种运行方式下发电机的功―角特性曲线和功率极限。３２五、思考题1．功率角指示器的原理是什么？如何调节其零点？当日光灯供电的相发 生改变时，所得的功角值发生什么变化？ 2． 多机系统的输送功率与功角?的关系和简单系统的功―角特性有什么区 别？ 3．自并励和它励的区别和各自特性是什么？ 4．自动励磁调节器对系统静态稳定性有何影响？ 5．实验中，当发电机濒临失步时应采取哪些挽救措施才能避免电机失步？实验五一、实验目的电力系统暂态稳定实验1．通过实验加深对电力系统暂态稳定内容的理解，使课堂理论教学与实 践结合，提高学生的感性认识。 2．学生通过实际操作，从实验中观察到系统失步现象和掌握正确处理的 措施 3．用数字式记忆示波器测出短路时短路电流的非周期分量波形图，并进 行分析。二、原理与说明电力系统暂态稳定问题是指电力系统受到较大的扰动之后，各发电机能否 继续保持同步运行的问题。在各种扰动中以短路故障的扰动最为严重。 正常运行时发电机功率特性为：P1＝（Eo×Uo）×sinδ 1/X1； 短路运行时发电机功率特性为：P2＝（Eo×Uo）×sinδ 2/X2； 故障切除发电机功率特性为： P3＝（Eo×Uo）×sinδ 3/X3； 对这三个公式进行比较， 我们可以知道决定功率特性发生变化与阻抗和功 角特性有关。而系统保持稳定条件是切除故障角δ c 小于δ max，δ max 可由 等面积原则计算出来。本实验就是基于此原理，由于不同短路状态下，系统３３阻抗 X2 不同，同时切除故障线路不同也使 X3 不同，δ max 也不同，使对故 障切除的时间要求也不同。 同时，在故障发生时及故障切除通过强励磁增加发电机的电势，使发电 机功率特性中 Eo 增加，使δ max 增加，相应故障切除的时间也可延长；由于 电力系统发生瞬间单相接地故障较多，发生瞬间单相故障时采用自动重合闸， 使系统进入正常工作状态。这二种方法都有利于提高系统的稳定性。三、实验项目与方法（一）短路对电力系统暂态稳定的影响1．短路类型对暂态稳定的影响 本实验台通过对操作台上的短路选择按钮的组合可进行单相接地短路， 两相相间短路，两相接地短路和三相短路试验。 固定短路地点， 短路切除时间和系统运行条件， 在发电机经双回线与 “无 穷大”电网联网运行时，某一回线发生某种类型短路，经一定时间切除故障 成单回线运行。短路的切除时间在微机保护装置中设定，同时要设定重合闸 是否投切。 在手动励磁方式下通过调速器的增（减）速按钮调节发电机向电网的出 力，测定不同短路运行时能保持系统稳定时发电机所能输出的最大功率，并 进行比较，分析不同故障类型对暂态稳定的影响。将实验结果与理论分析结 果进行分析比较。Pmax 为系统可以稳定输出的极限，注意观察有功表的读数， 当系统出于振荡临界状态时，记录有功表读数，最大电流读数可以从 YHB－ Ⅲ型微机保护装置读出，具体显示为： GL-??? GA-??? GB-??? GC-??? 三相过流值 A 相过流值 B 相过流值 C 相过流值微机保护装置的整定值代码如下： 01： 过流保护动作延迟时间 02： 重合闸动作延迟时间 03： 过电流整定值３４04： 过流保护投切选择 05： 重合闸投切选择 另外，短路时间 TD 由面板上“短路时间”继电器整定，具体整定参数为 表 5-1。 表 5-1整定值代码 整定值 01 0.5(s) 02 / 03 5.00(A) 04 On 05 Off TD 1.0(s)微机保护装置的整定方法如下：按压“画面切换”按钮，当数码管显示 『PA－ 』时，按压触摸按钮“＋”或“－”输入密码，待密码输入后，按下 按键“△” ，如果输入密码正确，就会进入整定值修改画面。进入整定值修改 画面后，通过“△” “”先选 01 整定项目，再按压触摸按钮“＋”或“－” 选择当保护时间（s） ；通过“△” “”选 03 整定项目，再按压触摸按钮“＋” 或“－”选择当过电流保护值；通过“△” “”选 04 整定项目，再按压触 摸按钮“＋”或“－”选择当过电流保护投切 ON；通过“△” “”选 05 整定项目，再按压触摸按钮“＋”或“－”选择重合闸投切为 OFF。 （详细操 作方法 WDT－Ⅲ综合自动化试验台使用说明书。 ） 表 5-2QF1 1 0 1 0 QF2 1 1 1 1短路切除时间 t=0.5sQF3 1 0 0 1 QF4 1 1 1 1 QF5 0 0 1 1 QF6 1 1 1 1短路类型：单相接地短路Pmax(W) 最大短路电流（A）(0：表示对应线路开关断开状态 表 5-3QF1 1 0 1 0 QF2 1 1 1 1 QF3 1 0 0 1 QF4 1 1 1 1 QF5 0 0 1 11：表示对应线路开关闭合状态)短路切除时间 t=0.5sQF6 1 1 1 1３５短路类型：两相相间短路Pmax(W) 最大短路电流（A）表 5-4QF1 1 0 1 0 QF2 1 1 1 1 QF3 1 0 0 1短路切除时间 t=0.5sQF4 1 1 1 1 QF5 0 0 1 1 QF6 1 1 1 1短路类型：两相接地短路Pmax(W) 最大短路电流（A）表 5-5QF1 1 0 1 0 QF2 1 1 1 1短路切除时间 t=0.5sQF3 1 0 0 1 QF4 1 1 1 1 QF5 0 0 1 1 QF6 1 1 1 1短路类型：三相短路Pmax(W) 最大短路电流（A）2．故障切除时间对暂态稳定的影响 固定短路地点，短路类型和系统运行条件，通过调速器的增速按钮增加 发电机向电网的出力，在测定不同故障切除时间能保持系统稳定时发电机所 能输出的最大功率，分析故障切除时间对暂态稳定的影响。 一次接线方式： 表 5-6 过流保护动作时间 0.5 (s)1.0 (s) 1.5 (s) Pmax(W)QF1＝1 QF2＝1 QF3＝1 QF4＝1 QF5= 0 QF6＝1 短路类型：Idl 最大短路电流(A)例：QF1＝0 QF2＝1 QF1＝1 QF2＝1QF3＝1 QF3＝0QF4＝1 QF4＝1QF5=1 QF5=1QF6＝1 QF6＝1（二）研究提高暂态稳定的措施 1．强行励磁 在微机励磁方式下短路故障发生后，微机将自动投入强励以提高发电机 电势。观察它对提高暂态稳定的作用。３６2．单相重合闸 在电力系统的故障中大多数是送电线路（特别是架空线路）的“瞬时性” 故障，除此之外也有“永久性故障” 。 在电力系统中采用重合闸的技术经济效果，主要可归纳如下： ① 大提高供电可靠性； ② 高电力系统并列运行的稳定性； ③ 对继电保护误动作而引起的误跳闸，也能起到纠正的作用。 对瞬时性故障，微机保护装置切除故障线路后，经过延时一定时间将自 动重合原线路，从而恢复全相供电，提高了故障切除后的功率特性曲线。同 样通过对操作台上的短路按钮组合，选择不同的故障相。 通过调速器的增（减）速按钮调节发电机向电网的出力，观察它对提高 暂态稳定的作用，观察它对提高暂态稳定的作用。 其故障的切除时间在微机保护装置中进行修改，同时要设定进行重合闸 投切，并设定其重合闸时间。其操作步骤同上，不同的是在 05 整定项目时， 按压触摸按钮“＋”或“－”选择投合闸投切 on，并选 02 整定项目时，按压 触摸按钮“＋”或“－”设定重合闸动作延时时间。瞬时故障时间由操作台 上的短路时间继电器设定，当瞬时故障时间小于保护动作时间时保护不会动 作；当瞬时故障时间大于保护动作时间而小于重合闸时间，能保证重合闸成 功，当瞬时故障时间大于重合闸时间，重合闸后则认为线路为永久性故障加 速跳开整条线路。 表 5-7整定值代码 保护不动作 重合闸 永久故障 01 0.2 0.2 0.2 02 1.5 1.5 1.5 03 5.00 5.00 5.00 04 on on on 05 on on on TD 0.1 1.0 3.0（三）异步运行和再同步的研究 1．在发电机稳定异步运行时，观察并分析功率，发电机的转差，振荡周 期及各表的读数变化的特点。 2．在不切除发电机的情况下，研究调节原动机功率，调节发电机励磁对 振荡周期，发电机转差的影响，并牵入再同步。注意事项：1．在做单相重合闸实验时，进行单相故障操作的时间应该在接触器合闸３７10 秒之后进行，否则，在故障发生时会跳三相，微机保护装置会显示 “GL-???” ，且不会进行重合闸操作。 2．实验结束后，通过励磁装置使无功至零，通过调速器使有功至零， 解列之后按下调速器的停机按钮使发电机转速至零。跳开操作台所有开关之 后，方可关断操作台上的电源关断开关，并断开其他电源开关。 3．对失步处理的方法如下：通过励磁调节器增磁按钮，使发电机的电 压增大；如系统没处于短路状态，且线路有处于断开状态的，可并入该线路 减小系统阻抗；通过调速器的减速按钮减小原动机的输入功率。四、实验报告要求1．整理不同短路类型下获得实验数据，通过对比，对不同短路类型进行 定性分析，详细说明不同短路类型和短路点对系统的稳定性的影响。 2．通过试验中观察到的现象，说明二种提高暂态稳定的措施对系统稳定 性作用机理。五、思考题1．不同短路状态下对系统阻抗产生影响的机理是什么？ 2．提高电力系统暂态稳定的措施有哪些？ 3．对失步处理的方法（注意事项 3 中提到）的理论根据是什么？ 4． 自动重合闸装置对系统暂态稳定的影响是什么？实验六一、实验目的单机带负荷实验1．了解和掌握单机带负荷运行方式的特点。 2．了解在单机带负荷运行方式下原动机的转速和功角与单机无穷大系 统方式下有什么不同。 3．通过独立电力网与大电力系统的分析比较实验进一步理解系统稳定 概念。３８二． 原理与说明单机带负荷运行方式与单机对无穷大系统运行方式有着截然不同的概 念，单机对无穷大系统在稳定运行时，发电机的频率与无穷大频率一样，它 是受大系统的频率牵制。随系统的频率变化而变化，发电机的容量只占无穷 大系统容量的很小一部分。而单机带负荷它是一个独立电力网。发电机是唯 一电源，任何负荷的投切都会引起发电机的频率和电压变化（原动机的调速 器，发电机的励磁调节器均为有差调节）此时，也可以通过二次调节将发电 机的频率和电压调至额定值。学生可以通过理论计算和实验分析比较独立电 力网与大电力系统的稳定问题。具体方法如下： 在停电的状态下，在原有试验台的基础上，将无穷大电源更换成感性负 荷，即将调压器副方电缆解开，接上电流大于 5 安的三相可调电阻，如图 3 所示：X1=j20 X3=j40QF1QF3 X2=j20 QF5 X4=j40 QFSGQFG QF2QF6QF4R≥30?图3单机带负荷接线图在做实验时可调电阻 R 的值不应小于 30 欧姆， 以免电流过大而危及设备 的安全！上图线路中的阻抗值在试验台中有不同的抽头是可以改变。注意：通电前一定要检查接线是否正确？电阻是否大于 30 欧姆？三相电阻是否平衡？三、实验项目与方法测定不同性质的负荷对发电机的电压，频率的影响并计算出调差系数实验 步骤： 1．调速器选择微机自动方式，启动机组到额定转速； 2．合上发电机开关； 3．选择所需要的励磁方式后，发电机建压；３９4．按下面的实验选择对应的线路。 表 6-1QF1 接线方式 1 接线方式 2 接线方式 3 接线方式 4 1 1 1 1 QF2 0 1 0 1 QF3 1 1 1 1 QF4 0 0 1 1四种不同接线方式QF5 0 1 1 0 QF6 0 0 1 1（0：表示对应线路开关断开状态；1：表示对应线路开关闭合状态）表 6-2电压 U 接线方式 1 接线方式 2 接线方式 3 接线方式 4 电流 I 有功功率 P 无功功率 Q 功率因素 COS?R=60Ω原动机转速 N表 6-3电压 U 接线方式 1 接线方式 2 接线方式 3 接线方式 4 电流 I 有功功率 P 无功功率 Q 功率因素 COS?R=45Ω原动机转速 N表 6-4 电压U 接线方式 1 接线方式 2 接线方式 3 接线方式 4４０R=30Ω电流 I 有功功率 P 无功功率 Q 功率因素 COS? 原动机转速 NNOP四、实验报告要求1．通过改变不同的线路运行方式及负荷 R 大小，得出有功功率，无 功功率，功率因素，计算分析实验结果。 2．根据负荷大小不同时转速的不同，绘出转速和有功功率的关系曲 线，计算出原动机的调差系数。 3．分析比较在负荷相同时调速器在不同的运行方式时转速有什么不 同？为什么？五、思考题1．单机带负荷与单机无穷大系统有什么不同? 2．在单机带负荷方式下，在相同的负荷条件下，调速器在手动方式和 自动方式时转速有何不同？为什么？ 3．做实验时发电机没有电压为什么可以先合发电机开关?实验七一、实验目的复杂电力系统运行方式实验1．了解和掌握对称稳定情况下，输电系统的网络结构和各种运行状态 与运行参数值变化范围。 2．理论计算和实验分析，掌握电力系统潮流分布的概念。 3．加深对电力系统暂态稳定内容的理解，使课堂理论教学与实践相结４１合，提高学生的感性认识。二、原理与说明现代电力系统电压等级越来越高，系统容量越来越大，网络结构也越来 越复杂。仅用单机对无穷大系统模型来研究电力系统，不能全面反映电力系 统物理特性，如网络结构的变化，潮流分布，多台发电机并列运行等等。 “PS―5G 型电力系统微机监控实验台”是将五台“WDT―Ⅲ型电力系 统综合自动化实验台”的发电机组及其控制设备作为各个电源单元组成一个 可变环型网络，如图 4 所示图4多机系统网络结构图此电力系统主网按 500KV 电压等级来模拟， 母线为 220KV 电压等级， MD 每台发电机按 600MW 机组来模拟，无穷大电源短路容量为 6000MVA。 A 站、B 站相联通过双回 400KM 长距离线路将功率送入无穷大系统，也 可将母联断开分别输送功率。 在距离 100KM 的中间站的母线 MF 经联络变压 器与 220KV 母线 MD 相联，D 站在轻负荷时向系统输送功率，而当重负荷时 则从系统吸收功率（当两组大小不同的 A，B 负荷同时投入时）从而改变潮 流方向。 C 站，一方面经 70KM 短距离线路与 B 站相联，另一方面与 E 站并联经 200KM 中距离线路与无穷大母线 MG 相联，本站还有地方负荷。 此电力网是具有多个节点的环形电力网，通过投切线路，能灵活的改变４２接线方式，如切除 XLC 线路，电力网则变成了一个辐射形网络，如切除 XLF 线路，则 C 站、E 站要经过长距离线路向系统输送功率，如 XLC、XLF 线路都 断开，则电力网变成了 T 型网络等等。 在不改变网络主结构前提下， 通过分别改变发电机有功、 无功来改变潮流 的分布，可以通过投、切负荷改变电力网潮流的分布，也可以将双回路线改 为单回路线输送来改变电力网潮流的分布，还可以调整无穷大母线电压来改 变电力网潮流的分布。 在不同的网络结构前提下，针对 XLB 线路的三相故障，可进行故障计算 分析实验，此时当线路故障时其两端的线路开关 QFC、QFF 跳开（开关跳闸时 间可整定） 。三、实验项目与方法1．网络结构变化对系统潮流的影响 在相同的运行条件下，即各发电机的运行参数保持不变，改变网络结构， 观察并记录系统中运行参数的变化，并将结果加以比较和分析。 实验方案同学们自己设计，并记录下各开关状态。 表 7-1G-A U I P Q COS? G-B G-C G-D G-E网络结构变化前MC MD４３QFA U I P Q COS?QFCQFDQFGQFHQFIQFJ表 7-2G-A U I P Q COS? G-B G-C G-D G-E网络结构变化后MC MDQFA U I P Q COS?QFCQFDQFGQFHQFIQFJ2．投、切负荷对系统潮流的影响 在相同的网络结构下各发电机向系统输送一定负荷，投入各地方负荷 LDA、 B 和 LDC。 LD 观察并记录系统中运行参数的变化并将结果加以分析和比 较。 网络结构和各发电机输出功率大小由同学们自己设计，并记录下各开关 状态。４４表 7-3G-A U I P Q COS? G-B G-C G-D G-E投地方负荷前MC MDQFA U I P Q COS?QFCQFDQFGQFHQFIQFJ表 7-4 G-A U I P QCOS?投地方负荷后 G-B G-C G-D G-E MC MDQFA U I P QCOS?QFCQFDQFGQFHQFIQFJ４５注：LDA 负荷的性质可以通过台后三刀三掷开关切换。即纯电阻负荷，感性负荷，纯电感负荷。 3．短路对电力系统暂态稳定的影响 同学们自己设计网络结构，发电机运行参数以及切除故障线路的保护动 作时间，分析比较实验结果。注意：在此多机电力系统中，三相短路时故障电流很大，故线路保护动作时间整定在 0.1～0.3 秒以内。四、实验报告要求1．整理实验数据，分析比较网络结构的变化和地方负荷投，切对潮流 分布的影响，并对实验结果进行理论分析 2．通过实验中观察到的现象，说明提高暂态稳定的措施对系统稳定性 作用机理。五、思考题1．影响电力系统静态稳定性的因素有哪些？ 2．如何提高电力系统的静态稳定性？ 3．提高电力系统的暂态稳定的措施有哪些？实验八一、实验目的电力系统调度自动化实验1．了解电力系统自动化的遥测，遥信，遥控，遥调等功能 2．了解电力系统调度的自动化二、原理与说明电力系统是由许多发电厂，输电线路和各种形式的负荷组成的。由于元 件数量大，接线复杂，因而大大地增加了分析计算的复杂性。作为电力系 统的调度和通信中心担负着整个电力网的调度任务，以实现电力系统的安４６全优质和经济运行的目标。 “PS―5G 型电力系统微机监控实验台”相当于电力系统的调度和通信 中心。针对 5 个发电厂的安全、合理分配和经济运行进行调度，针对电力 网的有功功率进行频率调整，针对电力网的无功功率的合理补偿和分配进 行电压调整。 微机监控实验台对电力网的输电线路、联络变压器、负荷全采用了微 机型的标准电力监测仪，可以现地显示各支路的所有电气量。开关量的输 入、 输出则通过可编程控制器来实现控制， 并且各监测仪和 PLC 通过 RS-485 通信口与上位机相联，实时显示电力系统的运行状况。 所有常规监视和操作除在现地进行外，均可以在远方的监控系统上完 成，计算机屏幕显示整个电力系统的主接线的开关状态和潮流分布，通过 画面切换可以显示每台发电机的运行状况，包括励磁电流、励磁电压、通 过鼠标的点击，可远方投、切线路或负荷，还可以通过鼠标的操作增、减 有功或无功功率，实现电力系统自动化的遥测、遥信、遥控、遥调等功能。 运行中可以打印实验接线图、潮流分布图、报警信息、数据表格以及历史 记录等。三、实验项目和方法1．电力网的电压和功率分布实验 2．电力系统有功功率平衡和频率调整实验 3．电力系统无功功率平衡和电压调整实验。 同学们自己设计实验方案，拟定实验步骤以及实验数据表格。四、实验报告要求1．详细说明各种实验方案和实验步骤 2．认真整理实验记录 3．比较各项的实验数据，分析其产生的原因五、思考题1．电力系统无功功率补偿有哪些措施？为了保证电压质量采取了哪些 调压手段？４７2．何为发电机的一次调频、二次调频？ 3．电力系统经济运行的基本要求是什么？４８WDT-Ⅲ电力系统综合自动化试验台 使用说明书４９目录概 述 .............................................. ４９ 第一章 无穷大电源系统................................ 56 § 1.1 无穷大电源的投入操作 ......................... 56 § 1.2 无穷大电源的切除操作 ......................... 57 第二章原动机及其调速系统.............................. 57 § 2.1 TGS-04 型微机调速装置 ........................ 58 § 2.2 模拟方式下的开机操作 ......................... 60 § 2.3 微机自动方式下的开机操作 ..................... 61 § 2.4 微机手动方式下的开机操作 ..................... 62 第三章 同步发电机励磁系统 ............................ 63 § 3.1 WL-04B 微机励磁调节器 ....................... 63§ 3.2 励磁调节器开机的前准备工作 ................... 68 § 3.3 励磁调节器运行调整的操作方法 ................. 69 § 3.4 励磁调节器控制参数及其整定方法 ............... 70 § 3.5 手动励磁方式的操作 ........................... 71 第四章 同步发电机的准同期并列 ........................ 72 § 4.1 HGWT-03 微机准同期装置 ....................... 72 § 4.2 微机准同期装置操作方法 ....................... 74５０§ 4.3 微机准同期装置的参数整定 ..................... 78 § 4.4 手动准同期方式的操作 ......................... 80 第五章 同步发电机的解列与停机 ........................ 81 § 5.1 同步发电机的解列操作 ......................... 81 § 5.2 同步发电机的灭磁操作 ......................... 81 § 5.3 同步发电机组的停机操作 ....................... 82 第六章 模拟输电线路.................................. 82 § 6.1 “不可控线路”的操作 ......................... 83 § 6.2 “可控线路”的操作 ........................... 83 § 6.3 中间开关站的操作 ............................ 84第七章 微机线路保护的整定 ............................ 84 § 7.1 YHB-Ⅱ型微机保护装置 ......................... 84 § 7.2 微机保护装置整定值设置 ....................... 88 § 7.3 整定值修改示例与注意事项 .................... 90第八章 短路故障的模拟................................ 91 § 8.1 故障类型的选择与操作 ......................... 91 § 8.2 短路发生的操作............................... 91 附录一： 试验台一次系统原理接线图????????????42 附录二： 试验台台面布置示意图??????????????43 附录三： 功率角指示器原理说明??????????????44５１附录四：WL-04B 微机励磁调节器显示量的说明???????46 附 录 五 : 同 步 发 电 机 组 启 动 和 建 压 操 作 简 介……………………….48 附录六：PS-5G 型电力系统微机监控试验系统简介………………50５２概述WDT-Ⅲ型电力系统综合自动化试验台， 是为了适应现代化电力系统对宽 口径“复合型”高级技术人才的需要而研制的电力类专业新型教学试验系统。 此系统除用于试验教学以外，另可用于本、专科生的课程设计试验，也可作 为研究生、科研人员的产品开发试验，还可作为电力系统技术人员的培训基 地。 试验装置“一次系统原理接线图”见附录一。 综合自动化实验教学系统由发电机组、试验操作台、无穷大系统等三大部分 组成（如图 1 所示） 。图1 1．发电机组WDT-Ⅲ型电力系统综合自动化试验装置现场图它 是 由 同 在 一 个 轴 上 的 三 相 同 步 发 电 机 （ SN=2.5kVA ， VN=400V ，53nN=1500r.p.m） ，模拟原动机用的直流电动机（PN=2.2kW，VN=220V）以及测 速装置和功率角指示器组成。 直流电动机、同步发电机经弹性联轴器对轴联结后组装在一个活动底盘 上构成可移动式机组。具有结构紧凑、占地少、移动轻便等优点，机组的活 动底盘有四个螺旋式支脚和三个橡皮轮，将支脚旋下即可开机实验。 2．试验操作台 实验操作台是由输电线路单元、微机线路保护单元、功率调节和同期单 元、仪表测量和短路故障模拟单元等组成。其中负荷调节和同期单元是由 “TGS-04 型微机调速装置” 、 “WL-04B 微机磁励调节器” 、 “HGWT-03 微机准 同期控制器”等微机型的自动装置和其相对应的手动装置组成。 （1）输电线路采用双回路远距离输电线路模型，每回线路分成两段，并 设置中间开关站，使发电机与系统之间可构成四种不同联络阻抗，便于实验 分析比较。 （2） “YHB-Ⅲ型微机线路保护”装置是专为实验教学设计，具有过流选 相跳闸、自动重合闸功能，备有事故记录功能，有利于实验分析。在实验中 可以观测到线路重合闸对系统暂态稳定性影响以及非全相运行状况。 （3） “TGS-04 型微机调速装置”是针对大、中专院校教学和科研而设计 的，能做到最大限度地满足教学科研灵活多变的需要。具有测量发电机转速、 测量电网频率、测量系统功角、手动模拟调节、手动数字调节、微机自动调 速以及过速保护等功能。 （4） “WL-04B 微机励磁调节器” 其励磁方式可选择： 它励、 自并励两种： 控制方式可选择恒 UF、恒 IL、恒?、恒 Q 等四种；设有定子过电压保护和励 磁电流反时限延时过励限制、最大励磁电流瞬时限制、欠励限制、伏赫限制 等励磁限制功能；设有按有功功率反馈的电力系统稳定器（PSS） ；励磁调节 器控制参数可在线修改，在线固化，灵活方便，并具有实验录波功能，可以 记录 UF、IL、UL、P、Q、?等信号的时间响应曲线，供实验分析用。 （5）HGWT-03 微机准同期控制装置，它按恒定越前时间原理工作，主 要特点如下：①可选择全自动准同期合闸；②可选择半自动准同期合闸；③ 可测定断路器的开关时间；④可测定合闸误差角；⑤可改变频差允许值，电 压差允许值，观察不同整定值时的合闸效果；⑥按定频调宽原理实现均频均 压控制，自由整定均频均压脉冲宽度系数，自由整定均频均压脉冲周期；观 察不同整定值时的均频均压效果；⑦可观察合闸脉冲相对于三角波的位置，54测定越前时间和越前角度；⑧可自由整定越前（开关）时间；⑨输出合闸出 口电平信号，供实验录波之用。 （6）仪表测量和短路故障模拟单元由各种测量表计及其切换开关、各种 带灯操作按钮和各种类型的短路故障操作等部分组成。 实验操作台的“操作面板”上有模拟接线图，操作按钮与模拟接线图中 被操作的对象结合起来，并用灯光颜色表示其工作状态，具有直观的效果。 试验数据可以通过测量仪表和 LED 数码显示得出，还可显示出同步发电 机功率角?、可控硅?角等量。同时可以通过数字存贮示波器，观测到发电机 电压、系统电压、励磁电压以及准同期时的脉动电压等电压波形，甚至可以 观测各可控硅上的电压波形以及各种控制的脉冲波形，还可以同时观测到同 步发电机短路时的电流、电压波形等。 3．无穷大系统 无穷大电源是由 15kVA 的自耦调压器组成。通过调整自耦调压器的电压 可以改变无穷大母线的电压。 试验操作台的“操作面板”上有模拟接线图、操作按钮和切换开关以及 指示灯和测量仪表等。操作按钮与模拟接线图中被操作的对象结合在一起， 并用灯光颜色表示其工作状态，具有直观的效果。红色灯亮表示开关在合闸 位置，绿色灯亮表示开关在分闸位置，试验操作台“台体的平面布置示意图” 见附录二。 在试验操作台的“操作面板”左下方有一个“电源开关” （开关对应的图 中符号为“QA”，此开关向整个台体提供操作电源和动力电源，以及四台微 ） 机装置的工作电源，并给信号灯用直流 24V 稳压电源供电。 因此，在下面叙述的各部分操作之前，都必须先投入“电源开关” （向上 扳至 ON） ，此时反映各开关位置的绿色指示灯亮，同时四台微机装置上电、 数码管均能正确显示；在结束试验时，其它操作都正确完成之后，同样必须 断开操作电源开关（向下扳至 OFF） 。 综合自动化试验教学平台的研制，更新与加强了专业实验内容，改进了 实验方法与手段，创建了一套能进行专业课程和综合研究实验的实验装置， 建立一个开放式、研究性、综合型的专业实验现代教学体系，提高专业实验 的教学质量和水平，更有利于培养学生综合分析问题和解决问题的能力。 此外，本装置在设计中充分发挥各设备的作用，考虑到模型操作的灵活 性和方便性以及接口的通用性，在制造上符合电力系统规范，在设计中增加55一些与外部联接的功能，以便对外来设备进行性能考核实验，例如：对线路 保护、励磁或同期等自动装置进行考核实验，这在一定程度上扩大其使用范 围。注意：应该特别指出，在进行试验前，必须先阅读本使用说明书，了解和掌握 操作方法后，方可独立地进行电力系统的试验研究。第一章无穷大电源系统所谓无穷大电源可以看作是内阻抗为零，频率、电压及其相位都恒定不 变的一台同步发电机，在本试验系统中，是将交流 380V 市电经 15kVA 自耦 调压器，通过输电线路与实验用的同步发电机构成“一机――无穷大”的简 单电力系统。§1.1 无穷大电源的投入操作在投入“电源开关”之后，自耦调压器原方已接通了动力电源，按下无 穷大系统的“系统开关”的“红色按钮”“系统开关”合上后，其“红色按 ， 钮”的指示灯亮， “绿色按钮”指示灯灭，表示无穷大母线得电，观察操作面 板上“系统电压”表的指示是否为试验要求值。 调整自耦调压器的把手，顺时针增大或逆时针减少输出至无穷大母线上 的电压，调整到试验的要求值（一般为 380V）后，即完成无穷大电源的投入 工作，此时，可通过“系统电压”表下方对应的“电压切换”开关观测三相 电压是否对称。注意：“电压切换”开关有三个线电压（VAB、VBC、VCA）和三个相电压（VAN、 VBN、VCN）和关闭（OFF）共七个切换位置，监视电压表时一定要注意切换 开关位置，清楚相电压或线电压额定值以免造成过电压，以下相同。56§1.2 无穷大电源的切除操作无穷大电源的切除操作大多数是在试验完成之后，发电机已与系统解列， 所有线路均已退出工作之后进行。 按下“系统开关”的“绿色按钮” ，其“绿色按钮”的指示灯亮， “红色 按钮”的指示灯灭，表示系统开关已断开，无穷大电源切除操作即告完成。第二章原动机及其调速系统原动机是一台 2.2KW 直流电动机，其励磁为恒定方式，调节其电枢电压 来改变电机出力， 电枢电压的供电电源是由市电 380V 交流电源通过整流变压 器降压后，经可控硅整流再通过平波电抗器半波后供给的（如图 2 所示） ，可 控硅的控制是由“操作面板”左下部的“TGS-04 型微机调速装置”完成，其 开机方式有三种供选择： 一、模拟方式开机，它是通过调整指针电位器来改变可控硅输出电压； 二、微机手动开机方式，它是通过增速、减速按钮来改变发电机的转速； 三、微机自动开机方式，它是由微机自动将机组升到额定转速，并列之 后，通过增速、减速按钮来改发电机的功率。图2原动机系统一次接线图发电机对无穷大系统的功率角可以从调速装置显示读得，也可以从功率 角指示器中得到，功率角指示器原理说明见附录三。57§2.1 TGS-04 型微机调速装置同步发电机的开机运行必须给其原动机提供一个电源，使发电机组逐步 运转起来。传统方法是用人工的方法调节其电枢或者励磁电压，使发电机组 升高或降低转速，达到预期的转速。这种方法已逐渐不适应现代设备的高质 量要求，采用微机调速装置既可以用传统的人工调节方法，又可以跟踪系统 频率进行自动的调速，这样既简单又快速地达到系统的频率，具有很好的效 果。 TGS-04 型微机调速装置是针对大专院校教学和科研而设计的，能做到最 大限度地满足教学科研灵活多变的需要。具有以下功能： 1．测量发电机转速 2．测量系统功角 3．手动模拟调节 4．微机自动调速 （1）手动数字调节 5．测量电网频率 TGS-04 型微机调速装置面板包括：12 位 LED 数码显示器，8 个信号指 示灯，6 个操作按钮和一个多圈指针电位器等（其面板图如图 3 所示） ，具体 用途及其操作方法如下： （2）自动调速图 3 TGS-04 型微机调速装置面板图581．两个 6 位 LED 数码显示器 （1）当发电机开机时，分别显示发电机转速和输出控制量（最大控制量 为 10V）（n 为转速、F 为系统频率、C 为控制量） ； ； （2）当发电机并网时，分别显示输出控制量和发电机对无穷大系统的功率 角。 （?为功率角） 2．信号指示灯 11 个 （1）检查输出量是否为零指示灯一个，即“输出零”指示灯，当控制量 为零时亮； （2）开机方式选择指示灯三个，即“模拟方式”“微机自动”“微机手 、 、 动”指示灯，当选中某一方式时，对应灯亮； （3）并网信号指示灯一个，即“并网”指示灯，当发电机开关合上时亮 光； （4）装置运行指标灯一个，即“微机故障”指示灯，闪烁时表示微机调 速装置运行正常； （5）监视测速传感器运行指示灯一个，即“光电故障”指示灯； （6）增减速操作指示灯二个，即“增速”“减速”指示灯，当按增、减 、 速按钮 3．操作按钮分 4 个区，共 6 个按钮 （1）开机方式选择区有 2 个按钮，一个为模拟方式按钮，另一个为微机 方式的自动/手动选择按钮； （2）显示切换按钮一个，可进行“发电机转速”“控制量”“功率角” 、 、 之间的显示切换； （3）微机调节区有 2 个按钮，即为“增速”“减速”操作； 、 （4）停机/开机按钮一个，按下为开机命令，松开为停机命令。 4．模拟调节区 1 个 模拟调节指针电位器一个，即为模拟方式下的手动调节。注意：指针电位器为一个多圈电位器，共可旋转十圈，此元件为易损器件，使 用时要小心调节，注意其限位和原动机电流、电压表。59§2.2 模拟方式下的开、停机操作2.2.1 将指针式电位器（旋钮）调整至零，在“微机调速”面板上的“开机 方式”选择区，按下“模拟方式”按钮，此时“模拟方式”指示灯亮，即选 择的开机方式为“模拟方式” 。 微机调速装置输出为零时，即“输出零”指示灯亮。此时为“模拟方式” 的手动开机作准备。 2.2.2 在“操作面板”上按下“原动机开关”的“红色按钮” ，其“红色按钮” 的指示灯亮， “绿色按钮”指示灯灭，表示可控硅整流装置上已有三相交流电 源。 同时，可控硅冷却风扇运转，发电机测功角盘的频闪灯亮，为发电机开 机作准备。 2.2.3 在“微机调速”面板上的“模拟调节”区顺时针旋转指针电位器，增 接着旋转电位器，可以观察“原动机电压”表有低电压指示。 继续旋转电位器，可以观察到 2.5kVA 的发电机组开始顺时针启动加速， 此时应观察机组稳定情况，监视发电机转速。 然后缓慢加速直至到额定转速即 1500r/min，待发电机励磁投上以后，调 整发电机频率为 50Hz。 2.2.4 当发电机与无穷大系统并列以后。此时再顺时针旋转电位器，即为增 加发电机输出有功功率，逆时针旋转电位器，即为减少有功功率，同时可以 观测到功率角的变化。 加输出量，加大可控硅导通角，此时“输出零”指示灯灭。注意：旋转的电位器指针不能低于并列时的电位器指针位置，否则是发电机向 系统吸收有功功率。 2.2.5 试验完毕的停机步骤： 首先应该将发电机输出的有功功率、无功功率调至为零； 然后将发电机与系统解列，即跳开“发电